(57)【要約】      （修正有）【課題】特別なコーティングによる絶縁層形成工程を設けることなく、永久磁石片の表面に絶縁耐力を有する絶縁層を形成する。【解決手段】絶縁層形成済み永久磁石片は、気中にて、赤錆が発生しない気中放置時間Ｔ、磁石片を放置することによって、永久磁石片の表面に酸化被膜からなる絶縁層が形成されている。この絶縁層が形成された永久磁石片を用いることにより、製造コストが削減され且つ渦電流損が低減された埋め込む構造のモータを提供できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気中に放置することによって形成された絶縁層により表面が覆われていることを特徴とする絶縁層形成済み永久磁石片。
【請求項２】
請求項１における絶縁層形成済み永久磁石片において、
前記絶縁層は、酸化被膜であることを特徴とする絶縁層形成済み永久磁石片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の絶縁層形成済み永久磁石片において、
前記絶縁層は、４ｎｍ以上であることを特徴とする絶縁層形成済み永久磁石片。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の絶縁層形成済み永久磁石片を回転軸方向に沿って前記絶縁層を介して複数個積層して形成された永久磁石を有することを特徴とする回転子。
【請求項５】
請求項４に記載の回転子と、
前記回転子の外周に設けられた固定子と、を備えたことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項６】
大気中放置であって温度が２０℃から３５℃で相対湿度が４０％から６０％の雰囲気下において、赤錆が発生しない所定時間、磁石片を気中放置し、前記磁石片の表面に酸化被膜からなる絶縁層を形成することを特徴とする絶縁層形成済み永久磁石片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層形成済み永久磁石片、それを備えた回転子及び永久磁石型モータ並びに絶縁層形成済み永久磁石片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄などの高透磁率材からなる回転子本体に永久磁石を埋め込む構造のモータ（ＩＰＭモータ）が知られている。回転子に埋め込まれる永久磁石は、複数に分割されたタイプと一体型タイプとがあるが、例えば、回転子の軸長が長い場合には、永久磁石が軸方向に長くなり、回転子鉄心間のスロット内に埋め込むのが難しく、生産性が低下することから、一般には永久磁石を長軸方向に複数に分割し、回転子鉄心間のスロット内に、分割された永久磁石片を積層しながら埋め込み配置されている。
【０００３】
また、渦電流損を低減させモータ効率を向上させるために、分割された永久磁石片間の電流経路または回転子本体から永久磁石内部に流入する電流経路を遮断するために、複数に分割された永久磁石片を積層する際に永久磁石片間に絶縁体を設けている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、永久磁石片間に絶縁体を設ける方法として、永久磁石片の表面のほぼ全体に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を塗布して有機系絶縁被膜を形成したり、またはクロムやリンなどの酸化物を塗布して無機系絶縁被膜を形成する方法が用いられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２４７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような有機系または無機系絶縁被膜は、永久磁石片に対し、絶縁性材料を塗布（例えば浸漬塗布）の後乾燥工程を経て、必要に応じて焼き付け工程を経ることによって形成される。したがって、工程数が多く、また各工程に対応する設備もいるために、製造コストが嵩む傾向がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、特別なコーティングによる絶縁層形成工程を設けることなく、永久磁石片の表面に絶縁耐力を有する絶縁層を形成するとともに、この絶縁層が形成された永久磁石片を用いて製造コストを削減し且つ渦電流損を低減した埋め込む構造のモータ（ＩＰＭモータ）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の絶縁層形成済み永久磁石片、それを備えた回転子及び永久磁石型モータ並びに絶縁層形成済み永久磁石片の製造方法は以下の特徴を有する。
【０００９】
（１）気中に放置することによって形成された絶縁層により表面が覆われている絶縁層形成済み永久磁石片である。
【００１０】
特別なコーティングによる絶縁層形成工程を設けることなく、永久磁石片の表面に絶縁耐力を有する絶縁層となる酸化被膜を形成することができる。
【００１１】
（２）上記（１）における絶縁層形成済み永久磁石片において、前記絶縁層は、酸化被膜である絶縁層形成済み永久磁石片である。
【００１２】
酸化被膜は、永久磁石片を気中放置、例えばモータ組み付け工程の前工程において気中放置することによって得られる絶縁耐力を有する絶縁層であり、したがって、特別な絶縁処理工程を有する必要がない。
【００１３】
（３）上記（１）または（２）に記載の絶縁層形成済み永久磁石片において、前記絶縁層は、４ｎｍ以上である絶縁層形成済み永久磁石片である。
【００１４】
上記絶縁膜厚であることにより、渦電流損を低減することができるとともに、永久磁石片の積層体を従来に比べコンパクトにできるため、同じ出力でモータを小型化することが可能である。
【００１５】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の絶縁層形成済み永久磁石片を回転軸方向に沿って前記絶縁層を介して複数個積層して形成された永久磁石を有する回転子である。
【００１６】
回転軸方向に沿って絶縁層を介して永久磁石片を積層しているので、分割された永久磁石片間の電流経路または回転子本体から永久磁石内部に流入する電流経路が遮断され、渦電流損が低減する。
【００１７】
（５）上記（４）に記載の回転子と、前記回転子の外周に設けられた固定子と、を備えた永久磁石型モータである。
【００１８】
特別なコーティングによる絶縁層形成工程を設けることなく、その表面に絶縁耐力を有する絶縁層が形成された永久磁石片を用いるので、製造コストを削減し且つ渦電流損を低減した埋め込む構造のモータ（ＩＰＭモータ）を提供することができる。
【００１９】
（６）大気中放置であって温度が２０℃から３５℃で相対湿度が４０％から６０％の雰囲気下において、赤錆が発生しない所定時間、磁石片を気中放置し、前記磁石片の表面に酸化被膜からなる絶縁層を形成する絶縁層形成済み永久磁石片の製造方法である。
【００２０】
特別なコーティングによる絶縁層形成工程を設けることなく、永久磁石片の表面に絶縁耐力を有する酸化被膜からなる絶縁層を永久磁石片に形成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、特別なコーティングによる絶縁層形成工程を設けることなく、永久磁石片の表面に絶縁耐力を有する絶縁層を形成することができ、さらにこの絶縁層が形成された永久磁石片を用いることにより、製造コストが削減され且つ渦電流損が低減された埋め込む構造のモータ（ＩＰＭモータ）を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態の絶縁層形成済み永久磁石片１０は、気中に放置することによって形成された絶縁層１２により表面が覆われている。また、絶縁層１２は、酸化被膜からなる。以下に、上記縁層形成済み永久磁石片１０の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、永久磁石片を、図２に示すように、後述する必要酸化被膜量になる必要気中放置時間Ｔ、気中に放置する。また、この必要放置時間Ｔは、図３に示すように、目標渦電流損以下になる時間でもある。
【００２５】
上述した気中放置は、図１に示す絶縁層形成済み永久磁石片１０を回転子鉄心１６間のスロット内に挿入する前に、例えば、製造工程における環境下で大気中放置時間Ｔ放置される。大気中放置時間Ｔとは赤錆が発生しない所定時間をいい、例えば２分から４時間である。そして、必要気中放置時間Ｔ、気中放置することにより、永久磁石片の表面に酸化被膜からなる絶縁層１２が形成される。
【００２６】
絶縁層の酸化被膜の厚みは、４ｎｍ以上であり、フーリエ返還式赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）測定により測定した。ＦＴ−ＩＲ測定には、Ｎｉｃｏｌｅｔ製Ｍａｇｎａ−７５０  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｒを用い、外部反射測定用アタッチメントを使用し、入射角７５度で測定した。ワイヤグリッドタイプの偏光子を使用し、並行返納のみをモニタした。またバックグラウンドスペクトルの採取には金蒸着ミラーを用いた。絶縁層の膜厚が１ｎｍ未満の場合には、渦電流層が目標値より高くなり、モータの効率が低下してしまうおそれがあり、一方、１５ｎｍを超えても、これ以上の渦電流損の低減は見込めず、分割永久磁石片の積層体が大きくなり、大きさの割にモータが出力が得られない。
【００２７】
次に、図４を用いて、本実施の形態の回転子の一例を説明する。本実施の形態の回転子２０は、絶縁層形成済み永久磁石片１０（図１に示す）が回転軸１４の軸方向に沿って絶縁層１２（図１に示す）を介して複数個積層して形成された永久磁石１８が、回転子鉄心１６間のスロット内に埋め込み挿入されることにより形成されている。なお、図４では、永久磁石１８は、矩体であるがこれに限るものではなく、回転子の外周に沿った側面を有するように湾曲し矩体であってもよい。
【００２８】
さらに、図４のＩ−Ｉ線に沿った断面図を図５に示す。図５に示すように、回転子鉄心１６の間のスロット内に、例えば４分割された絶縁層形成済み永久磁石片１０を酸化被膜からなる絶縁層１２を介して積層しながら埋め込み配置する。渦電流損は、時間的に変化する時速に対して導体の垂直な面の幅の二乗に比例する。したがって、図６に示すように、永久磁石片１０間に絶縁層１２同士が接するように積層することによって、電流経路を遮断し、渦電流損を低減することができる。さらに、回転子鉄心１６と永久磁石片１０との間にも絶縁層１２が設けられているので、回転子鉄心１６と永久磁石片１０との間に流れる渦電流も断ち切ることができる。
【００２９】
図７を用い、上述した絶縁層形成済み永久磁石片１０が積層されてなる永久磁石１８を用いた回転子２０を有する永久磁石型モータの一例について説明する。図７に示すように、永久磁石型モータは、回転子２０に上述した永久磁石１８を有する埋め込む構造のモータ（ＩＰＭモータ）の一例であり、電機子巻線２４が集中巻の構造を有する固定子３０を備えている。さらに回転子２０は、回転軸１４と、回転子鉄心１６と、回転子鉄心１６に埋め込まれた上述した永久磁石１８とを有する。
【００３０】
上記永久磁石型モータは、電機子巻線２４に交流電流を流すと、空隙２２に回転磁界が形成され、回転磁界に永久磁石１８が引っ張られトルクが発生し、電機子巻線２４の作る回転磁界に同期して、回転子２０が回転する。また、回転子２０が回転磁界に同期して回転している時、回転子鉄心１６における磁束密度は、固定子３０のティース２６とスロット２８の影響を受けて時間的に変化する。
【実施例】
【００３１】
以下に、本発明の絶縁層を形成する絶縁層形成済み永久磁石片の製造方法により得られた絶縁層形成済み永久磁石片を用いたＩＰＭモータについて、実施例を用いて説明する。なお、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に制約されるものはない。
【００３２】
［実施例１］
永久磁石片（０．６ｃｍ×０．７ｃｍ×２．１ｃｍ）を大気中（温度３０℃）で１０分間放置して、膜厚４．８ｎｍの酸化被膜を形成して絶縁層形成済み永久磁石片Ａを得た。得られた絶縁層形成済み永久磁石片Ａを４段積層し、図７に示す構造のＩＰＭモータに永久磁石として組み付けたところ、渦流電流損は一極当たり１１０Ｗ／ｋｇであった。
【００３３】
［比較例１］
永久磁石片（０．６ｃｍ×０．７ｃｍ×２．１ｃｍ）を大気中（温度３０℃）に絶縁層を形成することなく、直接絶縁層未形成永久磁石をを４段積層し、図７に示す構造のＩＰＭモータに永久磁石として組み付けたところ、一極当たりの渦流電流損は１４０Ｗ／ｋｇであった。
【００３４】
［比較例２］
永久磁石片（０．６ｃｍ×０．７ｃｍ×２．１ｃｍ）に、シリコーン系樹脂を塗布したのち、予備乾燥させ、その後、焼付けを行い、膜厚１〜３０μｍの樹脂被膜を形成して絶縁層形成済み永久磁石片Ｂを得た。得られた絶縁層形成済み永久磁石片Ｂを４段積層し、図７に示す構造のＩＰＭモータに永久磁石として組み付けたところ、渦流電流損は一極当たり９５Ｗ／ｋｇであった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えばモータ製造産業に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の絶縁層形成済み永久磁石片の一例の構成を説明する図である。
【図２】本発明の絶縁層形成済み永久磁石片の絶縁層である酸化被膜量と気中放置時間との関係を説明する図である。
【図３】本発明の絶縁層形成済み永久磁石片の絶縁層形成のための気中放置時間と渦電流損との関係を説明する図である。
【図４】本発明の回転子の一例の構成を示す斜視図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図６】図５の破線で囲まれた部分Ａの拡大断面図である。
【図７】本発明の永久磁石埋め込み式モータの要部断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  絶縁層形成済み永久磁石片、１２  絶縁層、１４  回転軸、１６  回転子鉄心、１８  永久磁石、２２  空隙、２４  電機子巻線、２６  ティース、２８  スロット、３０  固定子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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